BÁO cáo THỰC tập cơ bản THIẾT kế MẠCH IN sử DỤNG PHẦN mềm ALTIUM mạch khuếch đại âm thanh

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Điện Tử - Viễn Thông
********************

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN
THIẾT KẾ MẠCH IN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ALTIUM

Mạch khuếch đại âm thanh

Giáo viên hướng dẫn :
Sinh viên :
Mã số sinh viên :
Lớp :
Mã lớp TTCB:

Thầy giáo Vũ Hồng Vinh
Lê Bảo Ngọc
20182930
CTTT Điện Tử 01-K63
713612

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2021


MỤC LỤC
I- Giới thiệu mạch
II- Thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý
III- Thiết kế mạch in bằng Layout Design
IV- Mạch hoàn thiện hơn sau khi rút kinh nghiệm từ quá trình thiết kế
V- Kết luận rút ra khi thiết kế mạch
VI-1 số ví dụ thiết kế mạch in trên các phần mềm mô phỏng khác

I - Giới thiệu mạch

Các linh kiện sử dụng trong mạch

Tên linh kiện
Diode
Rắc cắm 2 chân vào
Tụ hóa

Thư viện chứa
linh kiện
1N4148/Diode.lib
CON2 EDG5.08/Connector.lib
Capacitor CN2/Discrete

NPN Transistor

A1015/Transistor.lib

Điện trở

R/Devices.Int.lib

Jack AC_DC
PNP Transistor
Transistor
Rắc cắm 2 chân ra
Chân GND

Jack DC5.5/Devices.Creator.lb
C1815/Transistor.lib

2N3904/Transistor.lib
CON2 EDG5.08/Connector.lib
0/Source


II - Thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý bằng Schematic.Doc
*About my design:

Giai đoạn 1: Khuếch đại điện áp
- Giả sử rằng tín hiệu đầu vào có giá trị đỉnh điện áp 100mV.
- Áp dụng cấu hình CE bộ chia điện áp để khuếch đại tín hiệu đầu vào nhỏ
- Lý tưởng là chế tạo một mạch khuếch đại điện áp có độ lợi điện áp ổn định và dễ sửa đổi khi thực hiện tính
tốn. Từ đó, tơi chia điện trở ở cực phát của BJT thành 2 điện trở và bỏ qua một

Giai đoạn 2: Mạch khuếch đại dịng điện
Áp dụng cấu hình kết nối emitter - follower Darlington để khuếch đại dòng điện:


Giai đoạn 3:Bộ khuếch đại công suất
- Em chọn bộ khuếch đại công suất lớp AB để khuếch đại công suất của tín hiệu vì nó có cao
hơn, hiệu quả hơn loại A và ít bị biến dạng hơn loại B.
- Cấu hình này có khả năng là hai cực phát - mạch phân cực hoạt động trên hai bán hạn của
tín hiệu xoay chiều : Q2 tín hiệu dương, Q5 cho tín hiệu âm
- Hai điốt D1 và D2 sẽ đưa 2 BJT ra khỏi vùng cắt khi có tín hiệu xoay chiều.
trong vùng từ -0,7V - 0,7V, do đó, tín hiệu đầu ra sẽ khơng bị loại bỏ.

Bước 1: Mở phần mềm Altium Desginer

Bước 2: Tạo project mới.File-Menu-New-Project


Ở đây em đặt tên project mình là Mach_khuech_dai.PrjPcb
Bước 3: Chọn loại Project phù hợp
• Multi-board Design Project: Project nhiều mạch in PCB
• PCB Project: Project theo tiêu chuẩn cơng nghiệp hoặc tự tuỳ biến
• Integrated Library: Thư viện thiết kế mạch in tích hợp
• Script Project: Project chương trình Script bổ trợ thiết kế mạch in
• Name: Đặt tên Project
• Location: Vị trí lưu Project
Bước 4:Tạo thự viện ngun lý thiết kế mạch

Giao diện mới sau khi tạo thư viện nguyên lý’


Bước 5:Vẽ sơ đồ nguyên lý
Dưới đây là sơ nguyên lý của mạch khuếch đại âm thanh:

a.Thêm Schematic mới: Vào Project.Project – Add New to Project – Schematic Lưu lại (Ctrl S hoặc F S)


Lần lượt chọn các linh kiện theo thiết kế tính toán đưa vào mạch nguyên lý. Nháy đúp vào
thự viên nguyên lý của Project. Chọn SCH Library – Chọn linh kiện cần cho mạch nguyên
lý – Place.

b. Sắp xếp các linh kiện hợp lý Dùng chuột kéo thả linh kiện về các vị trí hợp lý.

*Các linh kiện và cấu trúc:



c. Kết nối các chân linh kiện theo thiết kế

Kết nối các chân linh kiên sử dụng Port Connection. Place – Power Port


d. Đánh số linh kiện Tools – Annotation – Annotate Schematics – Update Changes List –
Accept Changes – OK (Hoặc sử dụng phím nóng T A N)

Giao diện các thơng số tính năng đánh số linh kiện:


Sau đó, ta thu được kết quả sau khi đánh số các linh kiện chính là mạch nguyên lý đã đề cập ở
trên.
III - Thiết kế sơ đồ mạch in bằng PCBlayout.PcbDoc
Bước 1:Thêm file mạch in mới Vào Project. Project – Add New to Project – PCB – Save


Bước 2:Từ cửa sổ mạch nguyên lý, Design – Update Schematic Document

Validate Changes – Execute Changes – Close


Nhận được giao diện các linh kiện trên mạch in:

Nên kiểm tra lỗi khi cập nhật netlist từ sơ đồ nguyên lý sang mạch in
Bước 3: Kéo thả linh kiện 1 cách hợp lý(thường sắp xếp theo mạch nguyên lý)
Bước 4: Đi dây trong mạch in
Chọn lớp linh kiện cần đi dây. Chọn Bottom Layer hoặc Top Layer. Place – Track (P T). Di
chuột đến các Pin của linh kiện và kết nối đến khi hết các Connection thì dừng lại. Lưu ý khi
đi dây mạch in, tránh đi dây tạo thành góc nhọn hoặc góc vng.
* Các luật cơ bản trong thiết kế mạch in
• Clearance : Thiết lập khoảng cách giữa các đường dây trong mạch in
• Width : Thiết lập độ rộng các đường mạch
• Routing Vias : Thiết lập kích thước lỗ Via
• Thiết lập khoảng cách giữa các đối tượng trong mạch in • Design Rules – Electrical –
Clearance – Minimum Clearance – Apply.
Dưới đây là thiết lập của em cho các thông số trên:




Em chọn cách đi dây 2 lớp cho mạch này, nên sau em sẽ có 2 layout upside và bottom cho
mạch trên. Dưới đây là kết quả sau khi đi dây:

Chọn lớp KeepOutLayer trên thanh cơng cụ nằm ngang phía dưới của của sổ thiết kế mạch in.
Vẽ đường bao bo mạch theo hình dạng mong muốn: Place – Keepout – Track


Cắt hình dạng bo mạch theo đường Keepout
Chọn tồn bộ đường Keepout. Từ thanh công cụ trên cửa số màn hình thiết kế mạch in chọn
Design – Board Shape – Define from selected objects

Giao diện 2D của bo mạch sau khi được cắt:

*Chú thích: Do em dùng điện trở thường và điốt của thư viện cơ bản nên sẽ có hình như trên,
để chi tiết hơn cho các linh kiện thì nên dùng điốt và điện trở của thư viện tích hợp


Bước 5: Phủ lớp cho mạch in và tạo layout:
-Vào Place trên thanh công cụ chọn Polygon Pour
- Sau khi vẽ khung cần phủ cho bo mạch, ta vào properties để đật thông số cho lớp phủ:


Sau khi xét thơng số xong, ta thực hiện:

Từ đó ta thu được kết quả:


Đường đỏ là đường đi đây top_layer(do setting của lớp phủ bo mạch là bottom_layer), do
mạch đi dây 2 lớp nên khi có layout 2 lớp của mạch ta sẽ thấy rõ hơn.
PCB Layout của mặt trên:

PCB Layout của mặt dưới:


IV- Mạch hoàn thiện hơn sau khi rút kinh nghiệm từ quá trình thiết kế
-Sử dụng TIP42 thay cho A1015(đều là PNP Transistor)
-Sử dụng TIP41 thay cho C1815(đều là NPN Transistor)
-Sử dụng BC547 thay cho 2N3904
-Dùng điện trở và điốt của thư viện tích hợp thay vì của thư viện chuẩn
Về cơ bản, nguyên lý hoạt động và sơ đồ nguyên lý của 2 mạch giống nhau nhưng mạch này
hoàn thiện hơn
-Sơ đồ nguyên lý của mạch:

-Kết nối các linh kiện trong mạch in:


-PCB Layout 3D mặt trên:

-PCB layout mặt dưới: